Comparison of three remotely sensed drought indices for assessing the impact of drought on winter wheat yield

ABSTRACT

Agricultural drought threatens food security. Numerous remote-sensing drought indices have been developed, but their different principles, assumptions and physical quantities make it necessary to compare their suitability for drought monitoring over large areas. Here, we analyzed the performance of three typical remote sensing-based drought indices for monitoring agricultural drought in two major agricultural production regions in Shaanxi and Henan provinces, northern China (predominantly rain-fed and irrigated agriculture, respectively): vegetation health index (VHI), temperature vegetation dryness index (TVDI) and drought severity index (DSI). We compared the agreement between these indices and the standardized precipitation index (SPI), soil moisture, winter wheat yield and National Meteorological Drought Monitoring (NMDM) maps. On average, DSI outperformed the other indices, with stronger correlations with SPI and soil moisture. DSI also corresponded better with soil moisture and NMDM maps. The jointing and grain-filling stages of winter wheat are more sensitive to water stress, indicating that winter wheat required more water during these stages. Moreover, the correlations between the drought indices and SPI, soil moisture, and winter wheat yield were generally stronger in Shaanxi province than in Henan province, suggesting that remote-sensing drought indices provide more accurate predictions of the impacts of drought in predominantly rain-fed agricultural areas.     

MM5 V3.5模式对陕北地区中尺度系统的模拟能力试验

使用NCEP再分析资料作为大尺度背景场，在9km网格距下，应用MM5V3．5对陕北地区的夏季降水和冬季降温进行了模拟试验，结果发现MM5V3．5对该地区夏季区域性降水分布型态、演变过程以及冬季降温过程具有很好的模拟能力，对局地性极强的降雨模拟能力较差，对降水中心的模拟存在一定的偏差，大范围的区域性降水模拟有虚假中心出现。     

近百年北半球冬季海平面气压场与冬季气温的多时间尺度相关

用１８８４～１９９４年资料研究了北半球冬季海平面气压距平场的时空结构及其与北半球冬季气温的相关关系。指出,近百年北半球冬季大尺度海平面气压场表现为４个基本模态。研究了这些模态的空间环流结构和时间演变特征（长期趋势、突变及阶段性）。指出,反映北半球阿留申低压强度的冬季海平面气压距平场的第二特征模态,在年际,年代际变化关系上与北半球的平均气温关系是非常密切的。     

晚新生代红粘土的粒度分布及其指示的冬季风演变

晚新生代黄土高原红粘土的粒度分布具有明显的三峰分布 ,分别在 2～ 2 0、2 0～ 10 0和 0 .0 4～ 1μm出现峰值 ,每个峰值对应于不同的形成过程 ,与晚第四纪黄土一致。方式 C粒子 (0 .0 4～ 1μm)可能代表本底气溶胶粒子的沉积物 ,方式 A粒子 (2 0～ 10 0μm)代表冬季风尘暴搬运的大气粉尘 ,方式 B粒子 (2～ 2 0μm)代表冬季风正常搬运的大气粉尘。红粘土的粒度分布表明 ,东亚冬季风环流而非北半球西风环流控制着红粘土物质的堆积过程。红粘土中 >19μm的粗粒子组分指示了东亚冬季风演化历史 :6 .5 Ma BP冬季风开始发育 ,5 .2～ 4.5 Ma BP冬季风减弱并达到最低值 ,4.5～ 3.6 Ma BP冬季风由弱变强 ,3.6～ 2 .6 Ma BP冬季风快速增强并达到最大值。     

以地块分类为核心的冬小麦种植面积遥感估算

以提高冬小麦种植面积估算精度为目标,选取种植结构复杂的都市农业区,采用QuickBird影像数字化农田地块边界,以多时相TM影像为核心数据源,以地块为基本分类单元,进行不同特征向量组合、不同分类器的冬小麦地块分类方法研究,并对比分析了基于地块分类和基于像元分类的冬小麦种植面积估算精度。研究结果表明,基于地块分类的冬小麦种植面积估算方法的总量精度和位置精度均高于像元分类;植被指数和纹理信息的引入有助于进一步提高地块分类精度;支持向量机与最大似然均能得到高达97%的总量精度和90%的位置精度,支持向量机地块分类所需的训练样本量远低于最大似然,因此支持向量机更加适合于冬小麦地块分类;冬小麦错分与漏分情况大多发生在细碎地块,其面积总量较小,而大地块错分和漏分较少,因此相对于像元分类,地块分类能在整个区域能得到较高的冬小麦位置精度和总量精度。     

2016/2017年冬季北半球大气环流及对我国冬季气温的影响

2016/2017年冬季(2016年12月至2017年2月),东亚冬季风强度较常年同期异常偏弱,西伯利亚高压偏弱。北极涛动(AO)在冬季以正位相为主。冬季北半球500 hPa高度距平场上,亚洲中高纬地区以纬向环流为主,我国为异常正高度距平控制。受其影响,我国各地气温普遍较常年同期偏高,全国平均气温为-1.5℃,较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃,为1961年以来最暖的冬季。季内各月冬季风指数和西伯利亚高压均偏弱,相应我国气温各月均偏高。冬季风的异常偏弱与夏季北极地区大气环流异常状态有关。2016年夏季北极大气环流的热力和动力状态影响了秋季北极海冰偏少的滞后影响效果,不利于冬季风的偏强。     

MIS 3 晚期典型阶段气候模拟的初步研究

我国大量地质资料反映了全球海洋氧同位素3阶段(MIS3)晚期具有间冰阶海侵、暖湿的气候环境特征.对这一阶段的气候成因论证,将为现代温室效应的气候增温提供重要的历史相似型.本文使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用地球轨道参数驱动的太阳辐射、北半球第四纪冰盖和东亚植被预置的下垫面对35kaB.P.气候进行了敏感性模拟试验.研究结果表明:(1)MIS3晚期中、低纬度大部分大陆全年温度增加,欧亚大陆腹地气温增高主要是冬季增温贡献,反映太阳辐射变化通过大气环流作用引起的更加显著的气候效应.南北海陆水汽交换的加强首先使低纬度季风区降水收益.(2)相当于LGM50%规模的第四纪冰盖不仅仅具有高纬度区降温效应,还强化了辐射纬向差异造成的南北温差,从而增强了水汽从低纬度区向高纬度区输送的能力,使青藏高原、南亚和非洲季风区的降水进一步增加.(3)35kaB.P.东亚植被对辐射的低纬度区增温具有增强效应,而对冰盖高纬度区降温具有减缓效应,结果扩大了欧亚内陆的降水增加范围,使中国高降水带向北推移.(4)中国各大区域35kaB.P.气候类型不尽相同.当中国东部与太平洋在同纬度带的热力差异减小时,东西向水汽输送减弱,造成东部沿海降水减少;但当欧亚大陆与低纬度区海洋温差增大时,南北水汽交换加强,有利于我国内陆降水增加.     

Characteristics of Atmospheric Circulation Associated with Cold Surge Occurrences in East Asia： A Case Study During 2005/06 Winter

The characteristics of the upper-level circulation and thermodynamical properties for the period when two distinct cold surges broke out over East Asia during the 2005/06 winter are investigated. From early December 2005 to early January 2006, exceptionally cold weather lasted for approximately one month due to two successive cold surges that took place on 2 December 2005 and 2 January 2006, respectively. This study reveals that both involve the upper-tropospheric circulation, which induces the amplification and expansion of the surface Siberian high toward East Asia, but arose from different causes： the former is caused by the upper-level blocking originated from the North Pacific and the latter is caused by the upper-level wave train across the Eurasian Continent. In particular, it is suggested that the lower-tropospheric anomalous wind caused by upper-level circulation anomalies and a steep meridional temperature gradient amplified by phase-locked annual cycle combined to induce very strong cold advection in East Asia, which resulted in exceptionally cold weather that lasted for several weeks. The present results emphasize that the characteristics of the upper-tropospheric circulation can be considered as important precursors to cold surge occurrences in East Asia.     

欧亚冬季雪盖对北半球夏季大气环流的影响及其与东亚太平洋型遥相关的可能联系

利用NOAA的欧亚大陆冬季月平均雪盖面积资料和中国气象局的北半球夏季500 hPa高度场资料进行统计分析,发现欧亚大陆冬季雪盖面积异常可以激发北半球夏季积雪强迫型遥相关,它具有显著的准4年周期。在准4年时间尺度上,建立了积雪强迫型遥相关和东亚太平洋型遥相关的可能联系,推测了准4年循环中的可能作用过程。     

用层次分析法评价草浆造纸废水治理技术

文章用层次分析的方法建立评价禾草帛浆造纸废水治理工艺方案的指标关系。给出了计算方法，并就目前我国应用较多，影响较大的4种式工艺方案。利用层次分析的方法对其各评价指标进行计算。对比，评价，然后求出最优结果，层次分析中所确定的评价禾草帛浆造纸废水治理方案的12个评价指标，全面反映了禾草帛浆造纸废水治理工艺方案的环境效益，经济效益和社会效益等方面的内容，并且用层次分析法计算出的造纸废水治理工艺方案评价指标的权重值，相对比较准确可信，有助于科学决策。